一种酚醛树脂及其制备方法、光刻胶技术

本发明专利技术公开了一种酚醛树脂及其制备方法、光刻胶，其中，该酚醛树脂的制备方法包括：获取反应原料：对甲酚、间甲酚和苯酚系化合物；在酸性催化剂作用下，使反应原料与甲醛进行加成缩聚反应，得到中间产物；对中间产物进行蒸馏处理，得到酚醛树脂。其中，苯酚系化合物的化学结构式如下所示：

A phenolic resin and its preparation method, photoresist

【技术实现步骤摘要】
一种酚醛树脂及其制备方法、光刻胶
本专利技术涉及高分子材料领域，特别涉及一种酚醛树脂及其制备方法、光刻胶。
技术介绍
光致抗蚀剂，又称光刻胶，是微电子技术中微细图形加工的关键材料之一，根据光照后溶解度变化的不同分为正性光刻胶和负性光刻胶，其至少包括：成膜树脂、感光化合物以及溶剂。酚醛树脂作为常用的碱溶性成膜树脂被广泛应用于正性光刻胶中，其直接影响着光刻胶的性能，特别是分辨率。所以，提供一种适用于正性光刻胶的酚醛树脂是十分必要的。现有技术提供了一种线性酚醛树脂，其由酚类化合物、醛类化合物和/或乙烯基化合物缩聚而成。然而，专利技术人发现，利用现有技术提供的线性酚醛树脂制备得到的光刻胶，其热稳定性较差。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供了一种具有良好热稳定性的酚醛树脂及其制备方法、光刻胶。具体而言，包括以下的技术方案：一方面，本专利技术实施例提供了一种酚醛树脂，所述酚醛树脂的化学结构式如下所示：其中，R1选自CH3、CH2CH3或H；R2和R3均选自H、CH3或CH2CH3；x、y、z均为正整数。作为优选，x:y:z＝27-61：37-102：1-21。另一方面，本专利技术实施例提供了酚醛树脂的制备方法，所述制备方法包括：获取反应原料，所述反应原料包括：对甲酚、间甲酚和苯酚系化合物；在酸性催化剂作用下，使所述反应原料与甲醛进行加成缩聚反应，得到中间产物；对所述中间产物进行蒸馏处理，得到所述酚醛树脂。>其中，所述苯酚系化合物的化学结构式如下所示：R1选自CH3、CH2CH3或H；R2和R3均选自H、CH3或CH2CH3。在一种可能的实现方式中，所述甲醛采用甲醛水溶液形式，并且以滴加的方式加入反应体系中。在一种可能的实现方式中，进行所述加成缩聚反应时，反应温度为80℃-130℃。在一种可能的实现方式中，所述蒸馏处理包括依次进行的常压蒸馏处理和减压蒸馏处理。在一种可能的实现方式中，进行所述常压蒸馏处理时，蒸馏温度为100℃-130℃；进行所述减压蒸馏处理时，蒸馏温度为160℃-230℃，压力为-0.07MPa至-0.1MPa。在一种可能的实现方式中，所述酸性催化剂选自草酸、盐酸、磷酸、硫酸、对甲苯磺酸、石油磺酸、柠檬酸中的至少一种。在一种可能的实现方式中，所述制备方法还包括：对所述酚醛树脂进行造粒处理。再一方面，本专利技术实施例提供了一种光刻胶，所述光刻胶包括上述的任一种酚醛树脂。本专利技术实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：本专利技术实施例提供的酚醛树脂，以对甲酚、间甲酚以及苯酚系化合物作为原料，与甲醛进行加成缩聚反应制备得到，形成线性结构，并且基于采用了苯酚系化合物，其具有较大的侧基，以上均改善了酚醛树脂的热稳定性，进而可确保使用该酚醛树脂的胶膜类产品具有更高的耐印力。此外，本专利技术实施例提供的具有上述化学结构的酚醛树脂，还具有以下优点：分子量分布较窄、在显影液中溶解速度可调可控、良好的显影性能、耐热性能以及分辨率。该酚醛树脂适用于制备正性光刻胶，例如LCD正性光刻胶，并赋予正性光刻胶更好的热稳定性、更高的耐印力以及更佳的显影性能及分辨率。具体实施方式为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。一方面，本专利技术实施例提供了一种酚醛树脂，该酚醛树脂的化学结构式如下所示：其中，R1选自CH3、CH2CH3或H；R2和R3均选自H、CH3或CH2CH3；x、y、z均为正整数。本专利技术实施例提供的酚醛树脂，以对甲酚、间甲酚以及苯酚系化合物作为原料，与甲醛进行加成缩聚反应制备得到，形成线性结构，并且基于采用了苯酚系化合物，其具有较大的侧基，以上均改善了酚醛树脂的热稳定性，进而可确保使用该酚醛树脂的胶膜类产品具有更高的耐印力。此外，本专利技术实施例提供的具有上述化学结构的酚醛树脂，还具有以下优点：分子量分布较窄、在显影液中溶解速度可调可控、良好的显影性能、耐热性能以及分辨率。其中，R1、R2和R3可以相同，也可以各自不同，通过调整对甲酚、间甲酚和苯酚系化合物的质量配比，可调整x、y、z的取值，本专利技术实施例中，可以使x:y:z＝27-61：37-102：1-21，此时所对应的酚醛树脂的重均分子量Mw控制在5000-25000之间，在作为正性光刻胶组分使用时，表现出更好的热稳定性和显影性能。另一方面，本专利技术实施例还提供了酚醛树脂的制备方法，该制备方法包括：获取反应原料，该反应原料包括：对甲酚、间甲酚和苯酚系化合物。在酸性催化剂作用下，使反应原料与甲醛进行加成缩聚反应，得到中间产物。对中间产物进行蒸馏处理，得到酚醛树脂。其中，苯酚系化合物的化学结构式如下所示：R1选自CH3、CH2CH3或H；R2和R3均选自H、CH3或CH2CH3。举例来说，苯酚系化合物可以为邻苯基酚，其化学结构式为：利用本专利技术实施例提供的方法，不仅能够制备得到具有上述化学结构的酚醛树脂，且所制备的酚醛树脂中的甲醛和小分子物质能够被充分脱除，其中金属离子含量较低，小于1ppm，色泽浅等优点。在酚醛树脂的制备过程中，对甲酚、间甲酚以及苯酚系化合物作为反应原料，首先与甲醛进行加成反应，生成的各加成产物再进行缩聚反应，即可获得本专利技术实施例期望的酚醛树脂。以上加成反应和缩聚反应过程可参见下述反应方程式：对甲酚与甲醛的加成反应：间甲酚与甲醛的加成反应：苯酚系化合物与甲醛的加成反应：各加成产物进行缩聚反应，生成酚醛树脂：在制备过程中，考虑到甲醛易挥发，为了提高其利用率，甲醛采用甲醛水溶液形式，并且以滴加的方式加入反应体系中。其中，甲醛水溶液的质量浓度可以为30％-40％，例如37％，该浓度范围内的甲醛水溶液在保证具有更快反应速率的同时，还能够减少其挥发。在进行加成缩聚反应时，反应温度为80℃-130℃，例如，95℃-130℃、100℃-130℃、110℃-130℃等。研究发现，反应温度低于80℃，会导致反应速率缓慢，而反应温度高于130℃，会导致甲醛大量挥发，影响酚醛树脂的品质，并且还会使催化剂的活性受到影响。另外，上述反应温度还与邻接比例密切相关，如果温度过高，则邻接比例增加，使酚醛树脂成直线型，增加酚醛树脂的刚性和主链的规则性，使得羟基周围有较大的空间位阻，影响羟基与显影液的接触，妨碍树脂在碱性显影液中的溶解。进一步地，上述加成缩聚反应在惰性气体氛围中进行，以防止酚羟基在高温下氧化。该惰性气体氛围可以通过在反应釜中通入氮气来实现，并且上述加成缩聚反应为在反应釜中进行的回流反应。为了确保反应彻底充分，上述缩聚反应的进行时间可以为2-9小时。在一种可能的实现方式中，在酸性催化剂作用下，使反应原料与甲醛进行加成缩聚反应，得到中间产物，包括：将对甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酚醛树脂，其特征在于，所述酚醛树脂的化学结构式如下所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种酚醛树脂，其特征在于，所述酚醛树脂的化学结构式如下所示：



其中，R1选自CH3、CH2CH3或H；
R2和R3均选自H、CH3或CH2CH3；
x、y、z均为正整数。


2.根据权利要求1所述的酚醛树脂，其特征在于，x:y:z＝27-61：37-102：1-21。


3.一种酚醛树脂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：获取反应原料，所述反应原料包括：对甲酚、间甲酚和苯酚系化合物；
在酸性催化剂作用下，使所述反应原料与甲醛进行加成缩聚反应，得到中间产物；
对所述中间产物进行蒸馏处理，得到所述酚醛树脂；
其中，所述苯酚系化合物的化学结构式如下所示：



其中，R1选自CH3、CH2CH3或H；
R2和R3均选自H、CH3或CH2CH3。


4.根据权利要求3所述的酚醛树脂的制备方法，其特征在于，所述甲醛采用甲醛水溶液形式，并且以滴加的方式加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊伟，张志鹏，苟金龙，李少志，周家栋，
申请(专利权)人：上海飞凯光电材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31